[发明专利]一种多中继机会波束成形方法

说明书

本发明公开了一种多中继机会波束成形方法，将发射端发送的信号通过中继放大并转发至接收端的用户；在传输数据前，系统根据用户反馈的信息选择出最优的中继与最优的用户，随后进行信息的传输；在传输过程中，为了使得系统的可达速率达到最大，系统合理地调度分配给中继的功率和分配给用户的功率。本发明提高了系统的性能饱和点，能更好地避免接收端用户接收不到数据的情况发生，提升系统的通信性能，使得该系统中的可达速率达到最大，实现高速通信。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种波束成形方法。

背景技术

无线通信是指多个节点间不经由导体或缆线传播进行的远距离传输通讯。人们对其进行了大量的研究，如波束形成、预编码、多址接入等。大多数的研究都要求对发射信号进行完整的信道状态信息预处理。当发送端无法获取到接收端的信道状态信息时，系统性能将迅速下降。为了解决性能下降的问题，提出了机会波束成形理论。

机会波束成形是一种传输预处理方案，将随机权值乘以传输信号从基站传输给用户，从而诱导用户的信道产生大而快的波动。用户端将其瞬时信噪比反馈给基站后，基站选择一个瞬时信噪比最大的用户与其建立通信。由于基站发射端的权值是随机的，用户只需要把瞬时信噪比而不是完整的信道状态信息反馈给基站，因此机会波束成形技术所要求的反馈信息低，这大大减少了系统复杂度。

机会波束成形系统可通过跟踪用户的信道波动并在用户信道质量接近峰值时与之建立通信，从而建立多用户分集的优势。随着用户数量的增加，选择到一个信道质量高的用户的概率就越大，因此多用户分集增益会随用户数量的增加而增加。

然而，当用户数量过多达到饱和时，传统的机会波束成形系统存在性能饱和的问题。另一方面，如果在接收端的用户信道是深衰落信道，那么可能会导致用户无法接收到发送端传来的数据。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种多中继机会波束成形方法，将发射端发送的信号通过中继放大并转发至接收端的用户；在传输数据前，系统根据用户反馈的信息选择出最优的中继与最优的用户，随后进行信息的传输；在传输过程中，为了使得系统的可达速率达到最大，系统合理地调度分配给中继的功率和分配给用户的功率。本发明提高了系统的性能饱和点，能更好地避免接收端用户接收不到数据的情况发生，提升系统的通信性能，使得该系统中的可达速率达到最大，实现高速通信。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤1：设x、x和X分别表示一个变量、一个向量和一个矩阵；x^*表示变量x的共轭，x^T和X^T分别表示向量x和矩阵X的转置，x^H和X^H分别表示向量x和矩阵X的共轭转置；

设发射端随机生成一组随机系数，表示为n_t表示第n_t根天线，共N_T根，n_t＝1,2,…,N_T；第n_t根天线对应第n_t个随机系数随机系数和分别表示幅值和相位，j表示虚数的符号；随机系数的向量形式是且满足为了保证功率限制，设

步骤2：发射端生成两组导频序列s₁、s₂；设未与随机系数相乘的导频为原始导频，与随机系数相乘后的导频为导频序列；

假设原始导频的符号为x_p，直接发送到用户端的原始导频为x_p,1，经由中继放大转发给用户的原始导频为x_p,2，两个原始导频均是正弦波，且均需要满足信号功率为1，即